闫遂军
摘要：地理数据、信息和知识在信息时代得到前所未有的关注。地理本体作为一种思想、理论和方法，为“可共享不可共用”的问题提供一种解决途径。
关键词：地理本体；空间推理
Mark等（1999）首次提出了一个基于常识的地理本体框架，自此以后关于地理空间信息本体的研究受到了广泛的关注。地理本体的含义体现在通过对共享的地理概念的明确形式化定义，应用于地理信息共享和互操作、基于语义的地理信息集成、地理信息服务等方面。地理本体与地理信息的认知、表达、互操作、尺度、不确定性密切相关，其重要的一点为研究人类思维、信息系统与地理现实世界的关系。本文主要对地理本体的属性继承推理、空间关系推理、语义关系推理等推理方法进行探讨。
1地理本体的属性继承推理
本体中概念具有强烈的层次结构特点，因此不同层次概念之间的属性存在一定的关联关系，可以根据这些关系实现地理本体的知识推理。对与概念C及其实例集S，实例集S中的元素中的元素e（e∈S）和概念C之间的关系称为实例关系，标记为：Instance-of（e，C），表示“实例e为概念C的实例”。实例与概念之间具有属性的继承性，即实例继承概念的属性。
对于概念集S中的概念C1、C2、C3∈S，如果C1的内涵包含C2的内涵，且C2的外延包含C1的外延，则将概念C1和概念C2之间的关系称为Is-a关系，并标记为Is-a（C1、C2），表示“概念C1是概念C2的子概念；概念C2是概念C1的父概念”。标记HasAttribute（C、A）用以表示“属性A为概念C的属性”；标记HasParperty（C、A）用以表示“性质A为概念C的性质”。基于Is-a关系的知识推理规则如下：
传递性：
属性继承：
性质继承：
实例归属：
2地理本体的空间关系推理
Casati等（1998）借助于部分学、拓扑学和位置理论等数学工具建立地理本体，并对本体概念的空间位置和空间关系进行形式化描述，并建立一套公理体系。
部分学用来描述部分与整体之间的关系，其核心关系为Part-of（A，B），表示“A是B的一部分”。其相关公理可以表示为：
公理P1：
公理P2：
公理P3：
公理P1和公理P2表示“部分”关系具有自反性和反对称性；公理P3表示该关系具有传递性。
位置理论是建立在部分学的基础之上，用来研究地理对象和地理对象所占据的空间的关系的一种理论。位置理论的基本关系“恰好位于”，用L（x，y）来表示“对象x恰好位于区域y”，其理论的基本定义为：
定义L1：
定义L2：
定义L3：
定义L1为L的扩展，定义L2为L的弱化，定义L3为两个地理对象之间的“一致关系”。拓扑学一般用来描述目标之间的相对位置关系。地理目标空间的相对位置关系用连通关系来描述，连通关系用边界来定义。本文仅讨论根据真实边界为基础给出的拓扑学定义和公理。真实边界关系可以用B来表示，B（x， y）的涵义为“x是y的真实边界”。三种工具的结合可以在地理本体中对地理位置、空间关系等进行形式化描述，进而根据公理来实现空间推理操作。
例如：
3地理本体的语义关系推理
确定两个地理本体的语义关系，实际上是确定两个地理本体概念之间的语义关系，可以通过本体间概念的相似度进行判断。
定义1：相离关系
相离关系是本体概念间相似程度的最低级别，是指应用本体P中概念A的任一实例Ci，与应用本体q中概念B的任一实例Cj的交集为空，即这两个概念没有相似性。
定义2：相交关系
相交关系表明应用本体p中概念A与应用本体q中概念B彼此既不包含，也不相离。但总存在一个实例Ck，它既属于概念A，又属于概念B，这是一种不完全对应的复合关系。
定义3：包含关系
包含关系表明应用本体p中概念A的实例集是应用本体q中概念B的实例集的一部分，亦即两本体概念间存在集与子集关系。
定义4：相等关系
相等关系表明应用本体p中概念A的实例集与应用本体q中概念B的实例集相同，即两本体概念间存在恒等关系。
推理过程为：在两个本体系统中，根据上述定义进行概念实例集比较，从而确定两个本体的语义关系。
4展望
随着云计算和大数据时代的来临，信息资源愈来愈呈现出异构、海量、动态的分布特点，如何快速、有效的访问利用这些信息资源，成为人们越来越关注的焦点。地理本体是一种能在结构、语义和知识层次上描述信息的概念模型，本文主要对常见的基于地理本体的空间推理方法进行了总结和探讨。通过地理本体的研究，可以较好的利用本体的继承、可重用和共享特征，实现异构地理信息系统之间、地理信息系统与一般信息系统之间的融合，从而构建更强大的、复杂的地理信息系统。
参考文献
[1]陈建军，周成虎，王敬贵.地理本体的研究进展与分析[J].地學前缘，2006，13（3）：81～90.
